不可逆電穿孔技術應用于胰腺癌消融的研究進展

李青山 任馮剛 陳雪 張喆 王博 吳榮謙 呂毅 仵正

西安交通大學第一附屬醫院肝膽外科 精準外科與再生醫學國家地方聯合工程研究中心，西安 710061

【提要】 胰腺癌是消化系統中最致命的惡性腫瘤之一，大部分患者在確診時已經失去根治性治療機會，預后較差。不可逆電穿孔術是近年來新興的非熱能腫瘤消融技術，該技術通過高壓脈沖電場導致細胞膜穿孔，進而引起細胞凋亡和壞死，可在殺傷腫瘤細胞的同時不損傷周圍重要管道結構及細胞外基質結構，具有并發癥少、安全性高、術后恢復快的特點，特別適合胰腺癌等復雜部位的腫瘤治療。

胰腺癌是消化系統中最致命的惡性腫瘤之一，患者預后差，1、5年生存率僅為6%、27%[1]。手術切除是根治性治療胰腺癌的唯一辦法，但約80%的患者在確診時即因腫瘤轉移或局部進展而失去手術機會，因此當前胰腺癌的治療主要以改善患者生存質量及延長生存期為目的[2-3]。目前，胰腺癌的輔助性治療方式包括放化療、局部消融治療及多學科聯合治療。放化療作為胰腺癌局部控制及減期治療選擇，雖在臨床上已長期應用，但效果有限[4-5]。近年來以射頻消融、微波消融及冷凍消融為代表的局部消融手段在肝臟及腎臟等實質臟器腫瘤治療中取得了顯著的療效，但由于熱損傷及熱沉效應的存在限制了其在胰腺癌治療中的應用[6]。不可逆電穿孔(irreversible electroporation, IRE)是近年來新興的非熱能腫瘤消融技術，現已逐步應用于臨床。相關研究顯示IRE應用于胰腺癌治療安全可行且能很好地克服現有腫瘤消融技術的不足，為胰腺癌的治療提供了新的思路，有廣泛的應用前景[7]。本文就IRE應用于胰腺癌治療的相關研究進展做一綜述。

一、IRE作用機制

1．破壞細胞穩態，誘導細胞凋亡：IRE基于高壓脈沖電場生物效應理論，通過在組織(細胞)周圍施加一定場強和脈寬(微秒至毫秒)的陡脈沖高壓電場，可以使細胞膜脂質雙分子層表面出現多個不可恢復的納米級微孔。微孔形成可增加離子及大分子物質的通透性，進而破壞細胞結構的穩定，使細胞滲透壓、內外離子分布等受到影響，導致細胞水腫及凋亡[8-9]。由此可見，IRE主要依靠破壞細胞穩態誘導細胞凋亡而實現腫瘤消融[10]，且脈沖作用時間極短，作用過程中產生的能量積累和焦耳熱傳導不足以引起組織變性壞死[11]，因此被看做是一種全新的非熱能組織消融技術。這種不借助溫度效應實現腫瘤消融的特點，使IRE組織消融過程可以不受熱沉效應影響，對于鄰近血管、膽道等部位的腫瘤具有良好的效果。此外，由于IRE是通過脈沖電場破壞細胞膜的跨膜電位平衡，作用的目標是細胞膜的磷脂雙分子層，對于構成組織支架結構的膠原蛋白、纖維和其他分子等沒有損傷，因此組織支架結構得以保留，不會引起不可逆性損傷和破壞[12-13]。

2．對免疫系統的影響：IRE不依賴熱損傷直接引起腫瘤細胞壞死，因此與射頻消融等局部消融技術相比，IRE消融治療后腫瘤抗原相對完整，有可能會激活機體的抗腫瘤免疫反應。Al-Sakere等[14]研究顯示，IRE消融小鼠皮下肉瘤并不會引起消融區域的免疫細胞浸潤，進而不會誘導機體抗腫瘤免疫的激活。但一些后續的研究顯示了不同的結果。Bulvik等[15]通過對比IRE與射頻消融所引起的生物效應，證實在正常動物模型中IRE可以誘導更強的機體免疫系統反應。近年來，IRE與免疫治療的聯合也逐漸在臨床應用起來。廣州復大醫院研究團隊通過聯合應用IRE與同種異體自然殺傷細胞治療胰腺癌，發現兩種治療方法具有協同作用，能夠明顯延長胰腺癌患者生存期[16-19]。最近，安德森癌癥中心團隊通過動物實驗發現，IRE可以調節胰腺癌腫瘤微環境進而增強程序性死亡受體1(programmed death1, PD-1)抗體的治療效果[20]。以上研究結果的差異可能與多種因素相關，但這些研究結果顯示，IRE對免疫系統的影響仍有深入研究的意義。

二、IRE治療胰腺癌適應證的選擇

IRE技術在醫學領域的應用已有數十年的歷史，自其在腫瘤消融方面的潛力被發現以來，已逐步在臨床推廣應用。2009年由美國AngioDynamics公司研制的首臺不可逆電穿孔腫瘤治療儀NanoKnife獲得FDA臨床試驗許可，并于2010年開展首例前列腺癌消融手術。2012年美國FDA正式批準NanoKnife在臨床應用，同年12月獲得歐盟臨床許可，2015年獲得我國CFDA批準。隨著臨床應用的開展，選擇適合的患者、確定IRE技術用于胰腺癌消融的適應證顯得尤為重要。

Martin等[21-22]通過總結200例Ⅲ期胰腺癌患者IRE治療經驗，提出確診的局部進展期胰腺癌患者在經過3～4個月誘導性化療之后，若腫瘤未進展且不能實現根治性切除則聯合IRE消融治療可顯著提高患者生存率，并據此得出了IRE聯合放化療用于胰腺癌治療的經驗性公式。在腫瘤大小方面，有研究建議應將腫瘤的最大徑限定在3.5 cm以內[3,23]。由于IRE在治療過程中可能存在引起心律失常的風險，因此當前研究一般將帶有心臟起搏器或患有嚴重心律失常視為IRE治療的禁忌證[24]。在我國，自納米刀設備進入臨床應用開始，其適應證的確定也逐步受到學界重視，中國醫藥教育協會介入微創治療專業委員會在2018年發表了“影像學引導胰腺癌不可逆電穿孔消融治療專家共識”[25]，對國內IRE在胰腺癌治療方面的應用進行了規范。

三、IRE治療胰腺癌的有效性與安全性

1．臨床前研究：在臨床前研究領域，IRE在體消融的安全性及有效性已經在正常及腫瘤動物模型中得到了充分驗證。Charpentier等[26]通過在體實驗證實了IRE消融正常胰腺的安全性，并提出利用TTC染色能在IRE消融后2 h即顯示消融區域。Bower等[27]研究結果顯示，實驗動物能很好耐受IRE胰腺消融治療過程，且IRE消融后動物能很快恢復，并不會損傷血管等結構。近期韓國研究團隊結合內鏡技術成功實現了內鏡下IRE胰腺消融動物實驗，顯示了IRE技術微創化應用方面的廣闊前景[28]。除此之外，IRE技術的安全性及有效性也在荷瘤動物模型中得到了驗證。Jose等[29]通過構建裸鼠原位胰腺癌模型驗證了IRE消融能降低腫瘤的轉移率，提高動物的生存率。后續研究者分別通過構建小鼠、兔等動物胰腺癌模型進一步證實了IRE技術在實現有效消融的同時，能減少腫瘤的復發及遠處轉移，同時也有研究顯示了IRE與其他療法聯合應用的巨大潛力[20,30-32]。

2．臨床研究：2012年Bagla和Papadouris[33]首次報道了IRE用于臨床胰腺癌治療的病案報道。同年Martin等[7]通過多中心回顧性研究總結了27例IRE技術用于治療局部進展期胰腺癌患者的經驗，結果顯示所有患者均能耐受IRE消融過程，腫瘤成功消融率達100%，患者術后無胰腺炎及胰漏發生。僅1例患者在90 d的隨訪時間內可能因術前門靜脈血栓進展發生死亡。之后，隨著納米刀產品的臨床應用，IRE用于胰腺癌治療的臨床研究得到廣泛的開展，其主要的受試對象為局部進展期患者。Martin等[21]研究指出，200例局部進展期胰腺癌患者經IRE治療后中位生存期為24.9個月，術后37%患者發生并發癥(74例患者發生149例次不良反應)，均為輕微不良反應，病死率為2%。該研究為當前IRE治療局部進展期胰腺癌方面納入病例最多的臨床研究。目前相關研究顯示，IRE用于胰腺癌消融的常見并發癥包括氣胸、血腫、腹痛、膽瘺、胰瘺、十二指腸瘺、十二指腸潰瘍及血栓形成等。Ansari等[34]通過meta分析納入10篇文獻顯示IRE消融局部進展期胰腺癌術后并發癥的發生率為35%，并發癥均比較輕微，IRE消融成功率為85%～100%，患者術后中位總體生存期及無瘤生存期分別為7～13個月和2.7～12.4個月。西安交通大學第一附屬醫院肝膽外科近年也不斷關注IRE技術在胰腺癌治療領域應用的前景，并于2018年應用納米刀進行胰腺癌治療，結果顯示患者術后未發生嚴重并發癥[35]。以上研究證實了IRE在胰腺癌治療方面的安全性及有效性，但相關的研究結果仍需大樣本前瞻性研究的進一步驗證。

四、總結與展望

IRE作為一種新型的腫瘤治療技術，其臨床應用仍處于起步階段，但其相較于傳統消融技術具有不依賴熱損傷、不損傷支架結構、不受熱沉效應的影響等優勢，能很好地彌補現有消融技術的缺陷?，F階段IRE治療胰腺癌的基礎及臨床研究結果也證實了其在胰腺癌消融方面的巨大潛力，特別是IRE與其他治療方法的聯合應用能明顯提高患者術后生存率。但當前相關的臨床研究主要局限于較小樣本量的回顧性研究，缺少大樣本前瞻性研究證據的支持，此外IRE臨床應用也有待進一步規范化。國內外一些研究團隊如美國斯隆凱瑟琳癌癥中心、韓國大學醫學院、西安交通大學精準外科與再生醫學國家地方聯合工程中心等已經開始嘗試IRE與內鏡技術的聯合應用，相信多種微創治療技術的聯合應用會為IRE技術在胰腺癌治療方面的應用提供更廣闊的前景。

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